Presentacin de PowerPoint

Ing. Oscar Crisstomo Gordilloocrisostomog@unmsm.edu.pe

Refrigeracin y CongeladoEjercicios deCompresores, Evaporadores y Condensadores

Universidad Nacional Mayor de San MarcosIngeniera AgroindustrialSe necesita evacuar 65000 kcal/h de cierta cmara frigorfica, para lo que se decide instalar un sistema de produccin de fro por compresin mecnica. La temperatura de la cmara no puede superar los 3C y la diferencia de temperaturas a la entrada del evaporador se estima en 7C. Se dispone de un gran caudal de agua de pozo a 15C que piensa utilizarse como agente condensante. El fluido frigorfico empleado es R-134a. Para el funcionamiento de dicha instalacin se adquiri un compresor alternativo de 2250 cm de cilindrada, el cual aspira vapor con un recalentamiento en la tubera de aspiracin de 10C. Este compresor gira a 850 rpm y su rendimiento volumtrico es de 0,8 para una relacin de compresin de 3,3.Calcular el grado de subenfriamiento del fluido condensado para que pueda funcionar la instalacin con este compresor y el UA del condensador.

Nota: Considerar un salto mximo admisible en el agua de pozo de 5C y un salto mnimo de temperaturas en el condensador (entre fluido refrigerante y agua de pozo) de 5C.Compresores de RefrigeracinFQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.2. Los datos de catlogo de un compresor son los siguientes:Refrigerante: R-22Nmero de cilindros: 6Velocidad de giro: 1740 rpmDimetro del cilindro: 67 mmCarrera: 57 mmPara las siguientes condiciones de operacin:Temperatura de evaporacin: 5CTemperatura de condensacin: 50CSubenfriamiento del lquido: 3CRecalentamiento del vapor: 8CLa potencia frigorfica que indica el catlogo es 96,4 kW y la potencia absorbida 28,9 kW.Calcular el rendimiento volumtrico terico y real y la eficiencia isentrpica.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Compresores de Refrigeracin3. Los datos de catlogo del compresor SP4L220E son los siguientes:Refrigerante: R-134aDesplazamiento volumtrico: 86,1 m/hPara las siguientes condiciones de operacin:Temperatura de evaporacin: -10CTemperatura de condensacin: 50CSubenfriamiento del lquido: 5CRecalentamiento del vapor: 10CLa potencia frigorfica que indica el catlogo es 23,7 kW y la potencia absorbida 10,0 kW.Calcular:La potencia frigorfica, el trabajo de compresin y el coeficiente de eficiencia energtica, si pretendemos utilizar este compresor en un ciclo con las mismas temperaturas de evaporacin y compresin pero sin subenfriamiento del lquido ni recalentamiento del vapor.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Compresores de RefrigeracinUn compresor hermtico alternativo de 4 cilindros para R-22, tiene una velocidad de giro de 29 rev/s. El dimetro de los cilindros es 87 mm y la carrera 70 mm. El rendimiento volumtrico ha sido obtenido experimentalmente en funcin de la relacin de compresin (rc):vr = 0,0016 rc2 0,0734 rc + 1,0117

S suponemos que la temperatura de condensacin es constante e igual a 40C, calcular la potencia frigorfica para las siguientes temperaturas de evaporacin: -20C, -10C, 0C, 10C.Nota: Suponer ciclo estndar sin sobrecalentamiento ni subenfriamiento.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Compresores de Refrigeracin5. Para las siguientes condiciones de operacin:Refrigerante: R-717Temperatura de evaporacin: -25CTemperatura de condensacin: 30CTemperatura de Recalentamiento en la tubera de aspiracin: -10CLa potencia frigorfica 100 000Kcal/h.Calcular para una instalacin frigorfica de compresin simple:Volumen desplazado por el compresor (v = 0,65).Principales dimensiones del compresor, asumiendo que es de configuracin cuadrada, 8 cilindros en V, velocidad lineal del mbolo de 4,25 m/sSuperficie del Evaporador y del Condensador.Nota: Considerar que la temperatura del aire de la cmara ingresa a -21C y sale a -18C y que el coeficiente global de transmisin de calor es 300Kcal/m2-h-K. Mientras que en el condensador el agua ingresa a 20C y se recalienta en 5C, siendo el coeficiente global de transmisin de calor de 600Kcal/m2-h-K.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Compresores de RefrigeracinUn compresor de R-134a trabaja con una temperatura de -10C en evaporacin y 30C en condensacin. Se realiza un subenfriamiento del lquido condensado a costa de recalentar el vapor que sale del evaporador en 10C en un intercambiador de calor adecuado a tal fin, cuyo rendimiento es de 0,75. Previamente el fluido frigorgeno es subenfriado con agua hasta los 26C.Calcular:La cantidad de fluido que debe circular por la instalacin. La potencia frigorfica es de 44 350 Kcal/h.Las dimensiones de los cilindros del compresor si se supone que son 4 cilindros, gira a 1420 rpm, v = 0,9 y D/L = 1,25.

FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Compresores de RefrigeracinSe dispone de una mquina para enfriamiento de agua condensada por aire que realiza un ciclo simple de compresin mecnica, sin recalentamiento del vapor ni subenfriamiento del lquido, utilizando R-22. Segn los datos del fabricante s a dicha maquina se le suministra un caudal de agua a enfriar de 0,19 kg/s a una temperatura de entrada de 20C, siendo la temperatura del aire a la entrada al condensador 25C y su caudal, forzado por un ventilador, 5500 m/h. Entonces, la potencia frigorfica desarrollada por la mquina en las condiciones anteriores es 8 kW y la potencia absorbida por el compresor 1,5 kW, el UA del evaporador es 883 W/K, y las caractersticas del compresor alternativos son las siguientes:N de cilindros: 2Dimetro: 5 cmCarrera: 5 cmRendimiento volumtrico: 0,822Velocidad de giro: 750 rpmCalcular:Temperatura de salida del agua, temperatura de salida del aire, temperatura de evaporacin del refrigerante, temperatura de condensacin del refrigerante.Condensadores y EvaporadoresFQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Una mquina frigorfica basada en un ciclo estndar de compresin mecnica desarrolla una potencia frigorfica de 5 kW. El fabricante suministra el coeficiente de eficiencia energtica (COP) de dicha mquina como una funcin de la temperatura de condensacin del refrigerante en C, COP = 2,5 0,01 (Tcond 30).El condensador de dicha mquina frigorfica es un intercambiador de carcasa y tubo, un paso por carcasa y dos por tubos (el refrigerante circula por la carcasa con un coeficiente de pelcula de 10.000 W/mK). El intercambiador dispone de 50 tubos en forma de U, tienen una longitud total 3 m, un dimetro interior de 20 mm y un espesor 1 mm. Estn fabricados en acero inoxidable de k = 15,1 W/m-K, pueden considerarse despreciables las resistencias de ensuciamiento.Se dispone de un caudal de 0,2 kg/s de agua a 20C para evacuar el calor de condensacin. Determinar:Temperatura de condensacin del refrigerante y calor total intercambiado en el condensador.Caudal de agua necesario para conseguir una temperatura de condensacin del refrigerante de 30C.Nota: Suponer que el coeficiente de pelcula interior en los tubos es 113 W/mK, independiente de la velocidad del fluido por encontrarse este en rgimen laminar.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Condensadores y EvaporadoresUna mquina frigorfica de amoniaco es utilizada para enfriar una corriente de 31,6 l/min de agua a 15C, el agua sale del evaporador a 10,43C en condiciones de evaporador limpio (mquina recin instalada).Se supone que con el paso del tiempo aparecer una resistencia de ensuciamiento en el lado del agua de aproximadamente Rsuc=0,001mK/W , el rea exterior del evaporador, la que est en contacto directo con el agua, es 10 m.Calcular el cambio que se produce en la potencia de compresin y en coeficiente de eficiencia energtica, suponiendo:La temperatura de condensacin permanece constante e igual a 40C.El evaporador es inundado y la vlvula de expansin mantiene la temperatura de salida del agua (10,43C).El rendimiento de la compresin es 0,7.El coeficiente de intercambio global del evaporador limpio es UAlimpio = 800 W/K.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Condensadores y EvaporadoresUna cmara frigorfica para almacenamiento se mantiene a una temperatura de 10C y una humedad relativa del 80%. El caudal de aire sobre el evaporador es 30.000 m/h y la temperatura del aire medida a la salida del evaporador es de 5C. En estas condiciones la instalacin desarrolla una potencia frigorfica de 100 kW. Calcular la cantidad de agua de condensado que se forma en el evaporador en una hora.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Condensadores y Evaporadores

Se dispone de una mquina para enfriamiento de agua condensada por aire que realiza un ciclo simple de compresin mecnica, sin recalentamiento del vapor ni subenfriamiento del lquido, utilizando R-22. Segn los datos del fabricante si a dicha maquina se le suministra un caudal de agua a enfriar de 0,20 kg/s a una temperatura de entrada de 20C, la temperatura de evaporacin del refrigerante es 6C y la potencia consumida por el compresor 1,5 kW, con una temperatura de condensacin de 40C. El desplazamiento volumtrico del compresor vale 9 m/h y el rendimiento volumtrico 0,8Calcular:Potencia frigorfica, potencia evacuada por el condensador y U A del evaporador.Si suponemos que el caudal de agua desciende a 0,18 kg/s, y que la mquina funciona con una vlvula de expansin automtica (mantiene la temperatura de evaporacin constante), calcular la nueva potencia frigorfica, potencia de compresin y potencia evacuada por el condensador.Nota: suponer que el U A del evaporador es proporcional al caudal de agua elevado a 0,8 y que el rendimiento volumtrico e isentrpico del compresor en el segundo apartado son los mismos que los del primer apartado.Condensadores y EvaporadoresFQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Las caractersticas de funcionamiento de una instalacin frigorfica de amoniaco de dos escalonamientos en la compresin mecnica y enfriamiento entre fases por inyeccin total del fluido frigorgeno son las siguientes:Potencia trmica intercambiada en el evaporador: 20000 frig/h (1 KW = 860 frig/h).Temperatura de evaporacin: --40CGrado de recalentamiento de los vapores a la salida del evaporador: 5C.Grado de recalentamiento de los vapores a la entrada del primer compresor: 5C.Temperatura de condensacin: 30CGrado de subenfriamiento del lquido que alimenta a la primera vlvula de expansin: 5C.Presin intermedia: 3,62 Kg/cm2.Temperatura en el enfriador intermedio: -5C.Sabiendo que:El compresor de baja presin tiene 3 cilindros, y el de alta, 2.Los compresores son de simple efecto, giran a 5000 rpm y su rendimiento mecnico es de 0,9.La carrera de los pistones es igual a 1,2 veces el dimetro.Los valores de los rendimientos volumtricos son de 0,725 y 0,718 para los compresores de baja y alta presin, respectivamente.Calcular:Dimensiones reales de los compresores.La potencia elctrica de los motores de accionamiento.

FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Condensadores y Evaporadores

Condensadores y EvaporadoresFQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Una instalacin frigorfica de doble salto directo con inyeccin parcial con enfriador intermedio y R-22 como fluido refrigerante tiene las siguientes caractersticas:Temperatura de evaporacin: --40CTemperatura de condensacin: 30CGrado de subenfriamiento: 5C.Temperatura en el enfriador intermedio: -15CEl aire entra en el evaporador a -27C y sale a -33C.El agua de condensacin ingresa a 20C y se calienta en 4C.La potencia frigorfica ser la necesaria para congelar en 1 hora hasta -27C, 1090Kg de arvejas que estaban inicialmente a 10C. Las arvejas contienen 80% de agua y 20% de materia seca, siendo 1 y 0,4 Kcal/Kg-K respectivamente, los calores especficos antes del punto de congelacin, y 0,5 y 0,4 Kcal/Kg-K, despus del mismo.El punto de congelamiento de las arvejas es de 1,5C y su calor latente de congelacin de 59 Kcal/Kg.Calcular:Superficie del evaporador (U = 30 Kcal/m2-h-K).Dimensiones reales de los compresores, si son de dos cilindros cuadrados y giran a 800 rpm. Sus eficiencias volumtricas son de 0,55 y 0,66 para los compresores de alta y baja presin, respectivamente.La potencia elctrica de los motores de accionamiento, siendo la eficiencia mecnica de 0,88; la eficiencia terica de 0,9 y la eficiencia elctrica de 0,9; mientras que la eficiencia indicada ser de 0,8 y 0,7, para los compresores de alta y baja presin, respectivamente.FQIQ REFRIGERACIN Y CONGELADO 2014Ing. Oscar Crisstomo G.Condensadores y Evaporadores